KRU K-3 (K-III) – Austausch des ausfahrbaren Einschubs (Retrofit)

Retrofit ist die Modernisierung oder teilweise Umrüstung kompletter Mittelspannungsschaltanlagen (KRU) und einseitig bedienter Zellen-Schaltfelder (KSO) durch Ersatz veralteter, abgenutzter Betriebsmittel durch moderne Komponenten – bei Beibehaltung der vorhandenen Sammelschienen, Fundamentrahmen und Kabeleinführungen.
Im Mittelpunkt der Modernisierung steht der Austausch des am stärksten beanspruchten und zugleich sicherheitsrelevanten Elements solcher Anlagen – des Öl- bzw. Kleinöl-Leistungsschalters. Als neue Schaltgeräte kommen Vakuum- oder SF₆-Leistungsschalter mit Federantrieb oder elektromagnetischem Antrieb zum Einsatz; im Unterschied zu Ölschaltern sind sie weitgehend wartungsarm, besitzen höhere Schalt- und mechanische Lebensdauer (Klassen E2/M2) und minimieren Betriebsrisiken. Möglich ist auch eine umfassendere (komplexe) Modernisierung der KRU: modularer Austausch des Fachs mit Erneuerung des ausfahrbaren Einschubs (Wagens), des Schottsystems (Shutters), des Erdungsschalterantriebs, der Tür, des Relais-/Schutzschranks sowie – falls erforderlich – der Stromwandler und Klemmenleisten der Sekundärkreise.
Die Zuverlässigkeit einer KRU oder eines KSO hängt direkt von der Zuverlässigkeit der Schaltgeräte ab. Eine solche Modernisierung ist eine einfache und wirtschaftliche Lösung für die Abnutzung von Leistungsschaltern älterer Schaltanlagen und erhöht die Betriebssicherheit (einschließlich Innenlichtbogenfestigkeit bei Modernisierung auf den Stand der IEC 62271-200).
Der Retrofit bestehender Elektroanlagen ist wirtschaftlich vorteilhafter als der Neukauf mit Planungs- und Montagearbeiten sowie den Ausfallkosten während des Austauschs; vorhandene Kabeltrassen bleiben erhalten. Periodische Instandsetzungen und Wartungen ausgeschöpfter Ölschalter garantieren keine Versorgungssicherheit – andere Zellenkomponenten erfordern dagegen nicht zwingend eine Erneuerung.
Typische Varianten des Gerätetauschs:
Austausch des alten, verschlissenen Leistungsschalters auf dem vorhandenen ausfahrbaren Einschub (KRU oder KSO) gegen einen neuen mittels Adaptionssatz, einschließlich Erneuerung/Anpassung der Verriegelungen und des Steckverbinders der Sekundärkreise; zusätzlich Justage der Steckkontakte, Kontrolle der Wege und Ansprechwerte. Die kostengünstigste, jedoch zeit- und arbeitsintensivste Variante vor Ort.
Austausch des gesamten ausfahrbaren Einschubs einschließlich Leistungsschalter gegen einen neuen. Der neue Einschub entspricht dabei den Abmessungen und Anschlussmaßen des zu ersetzenden; Verriegelungen bleiben kompatibel, die Inbetriebnahme beschränkt sich auf Prüfungen. Die Variante ist deutlich schneller und benötigt vor Ort nur geringen Aufwand; vorteilhaft ist die Möglichkeit, den alten Einschub mit Öl-/Kleinölschalter als Reserve zu nutzen.
Einsatz eines werksseitig vormontierten Moduls, sogenanntes „OneFit“ – ein ab Werk fertiges Modul mit Leistungsschalter, bereits realisierten mechanischen und elektrischen Verriegelungen, Schotts (Shutters) und einem System zur Adaption der standardisierten Steckkontakte an die vorhandenen Gegenstücke. Vorteile:
- verbesserte dielektrische Eigenschaften (erhöhte Spannungsfestigkeit);
- Typprüfungen gemäß IEC 62271-1 und IEC 62271-100;
- höhere Zuverlässigkeit der Modulmechanik und reduzierte Innenlichtbogenrisiken.

Technische Daten (typischer Bereich)

Nennspannung	6 oder 10 kV (höchste Betriebsspannung - 7,2/12 kV)
Nennstrom der Hauptstromkreise	630 / 1000 / 1250 / 1600 A (projektabhängig bis 2000 A)
Nennausschaltstrom (Kurzschluss)	20 / 25 / 31,5 kA
Thermischer Kurzzeitstrom (3 s)	20 / 25 / 31,5 kA (abhängig vom Leistungsschalter)
Stosskurzschlussstrom, Spitze	bis 50–80 kA
Verschleißfestigkeitsklasse	E2/M2 (Lebensdauer bis 30 000 mechanische Schaltspiele)
Antrieb des Leistungsschalters	Feder-Motor-Antrieb (Standard) / elektromagnetischer Antrieb (auf Anfrage)
Hilfsstromkreise	110/220 V DC; 100/220 V AC; Beleuchtungskreise 24/36 V
Schutzart des Gehäuses	IP31/41 (typisch) - projektspezifisch und standortabhängig
Klimakategorie	gemäß EN/IEC 60721-3-3 bzw. EN/IEC 60721-3-4, Einsatzbedingungen nach Vorgabe
Abmessungen des Einschubs (Anhaltswert)	Auf die Öffnungsmaße K-3 (K-III) abgestimmt; „1:1“-Adaption
Masse des ausfahrbaren Einschubs	abhängig von Schaltertyp und Optionen (typisch 150–260 kg)
Stellungen	„Wartung“, „Prüfstellung“, „Betrieb“ mit Anzeige und Verriegelungen
Schottsystem	Automatische Phasen-Schotts (Shutters) der Einspeisekontakte
Kompatibilität	Mit Führungen/Anschlägen K-3 (K-III), Standard-Erdungsschalter und Tür

Hinweis: Konkrete Parameter und Abmessungen werden im Zuge der Zellenaufnahme, Vermessung und der Auswahl des Leistungsschalters festgelegt. Bei Einsatzhöhe >1000 m sind Korrekturfaktoren für Isolationsniveaus und Ströme anzuwenden.

Bestimmung und Einsatzbereich

Der ausfahrbare Einschub (Wagen) neuer Ausführung für KRU K-3 (K-III) dient zum Ersatz des ursprünglichen Einschubs mit Öl-/Kleinöl-Leistungsschalter und stellt einen modernen Stand der Schaltfähigkeit und Betriebssicherheit in Mittelspannungs-Schaltanlagen 6(10) kV, 50 Hz sicher. Einsatzbereiche: Verteilungsunterwerke von Industrieanlagen, städtischen und ländlichen Netzen, Erzeugungsanlagen kleiner und mittlerer Leistung, Bergbau- und Öl-&-Gas-Standorte, Objekte der Ver- und Entsorgung, Verkehr und Infrastruktur. Retrofit ist sinnvoll bei:

ausgeschöpfter Lebensdauer alter Leistungsschalter und fehlender Ersatzteil-/Instandhaltbarkeit;
erhöhten Anforderungen an Zuverlässigkeit und Selektivität der Schutz- und Leittechnik;
höherer Versorgungssicherheits-Kategorie der Verbraucher;
Angleichung an aktuelle Anforderungen der Innenlichtbogenprüfungen und der IP-Schutzgrade;
Einführung von Fernsteuerung und Zustandsüberwachung der Schaltgeräte.

Der Austausch des ausfahrbaren Einschubs erlaubt die Beibehaltung vorhandener Sammelschienen, Schaltgeräteabteile, Kabeleinführungen und Fundamentrahmen, ohne Eingriff in das Bauwerk der Innen-Schaltanlage. Gleichzeitig wird die Kompatibilität mit dem bestehenden Verriegelungssystem der KRU K-3 (K-III) und dem Standard-Erdungsschalter sichergestellt; die Stellungen „Wartung/Prüfstellung/Betrieb“ des Einschubs bleiben erhalten.

Betriebsbedingungen

Der Einschub für K-3 (K-III) wird für typische Einsatzbedingungen von 6(10)-kV-Schaltanlagen ausgelegt:

Klimakategorie: gemäß EN/IEC 60721-3-3 (wettergeschützte Aufstellung innen) bzw. EN/IEC 60721-3-4 (nicht wettergeschützte Aufstellung, z. B. außen), Temperaturbereich in Abhängigkeit von Ausführung und Isolierstoffen typischerweise von -25…-40 °C bis +40…+55 °C.
Aufstellungshöhe: bis 1000 m ohne Korrektur; darüber Anwendung von Umrechnungsfaktoren für Isolationsniveaus und Ströme (projektspezifisch).
Relative Luftfeuchte: bis 95 % bei 25 °C ohne Kondensation; bei möglicher Kondensation Einsatz von Antikondensations-Heizungen und Feuchteschutzmaßnahmen.
Umweltverschmutzung: Stufe 2–3; für staubige/aggressive Umgebungen Dichtungen, hochbeständige Beschichtungen, Korrosionsschutz und erhöhte IP-Schutzarten.
Erdbebensicherheit: bis 8 Grad nach MSK-64 (auf Sonderwunsch bis 9 Grad) – statische/dynamische Auslegung der Führungen und Rastmechanismen.
Überspannungskategorien: Kompatibilität mit Metalloxid-Ableitern und geforderter Stoßspannungsfestigkeit zwischen den Polen und gegen Erde.

Der Einschub ist für Räume mit natürlicher oder erzwungener Lüftung geeignet. Zur Kondensationsvermeidung werden Heizgeräte eingesetzt; auf Wunsch Temperatur-/Feuchtesensoren mit Signalausgabe an die Leit-/SCADA-Technik.

Aufbau und konstruktive Lösungen

Der neue ausfahrbare Einschub wird als funktionales „Plug-in“-Modul mit maximaler Kompatibilität zu den Führungen und Anschlägen K-3 (K-III) konzipiert. Hauptbaugruppen:

Schaltgerät - Vakuum- (oder projektabhängig SF₆-)Leistungsschalter renommierter Hersteller. Variabel in Nennstrom (630…1600 A, auf Anfrage bis 2000 A) und kurzschlussausschaltstrom (20…31,5 kA), Klassen E2/M2, Lebensdauer bis 30 000 mechanische Zyklen.
Tragrahmen des Einschubs - geschweißte, hochsteife Ausführung mit eigenen Führungen; präzise Höhen-/Tiefenjustage, Wegbegrenzer, Anschläge und Ausfahrspindeln.
Steckkontakt-System - Adaption an die vorhandenen Gegenstücke der K-3 (K-III). Kontakte aus Kupferlegierungen mit Silberauflage; Justierflächen und Lehren zur Kontrolle von „Auszug“ und Anpresskraft. (Tulpenkontakte)
Schottsystem - beidseitig wirkende metallische Schotts (Shutters) schließen die Phasen-Einspeiser beim Ausfahren; optional Umrüstung auf getrennte, unabhängige Schotts „Phase-Erde“.
Verriegelungen - mechanische/elektrische Interlocks: vom „Steckschlüssel“ bis zu Stiftkodierungen; u. a. Verbot des Einschaltens bei geöffneten Schotts/ausgefahrenem Wagen, Ausfahren nur bei ausgeschaltetem Leistungsschalter und Erdungsschalter in „Aus“.
Steckverbinder der Sekundärkreise - Mehrpol-Steckverbinder (64/80/110 Pole) mit Kodierung; ermöglicht „Stecker-auf-Stecker“-Ersatz ohne Neuverdrahtung beim Wechsel auf moderne Kontaktserien.
Antriebe - Feder-Motor standardmäßig, elektromagnetisch optional; Bedienung lokal/fern, Endschalter für die Stellungen „Prüf.“/„Betrieb“/„Wartung“.
Isolierung - Stützisolatoren aus epoxy-basierten Werkstoffen mit hoher Tracking-Festigkeit; Phasen-Trennwände; Feldabschirmung an der Front.
Zusatzoptionen - Stellungsfühler, Kontaktabbrand-/Verschleißkontrolle, Zählung der Schaltspiele, Vibrationsdiagnostik des Antriebs, integrierte Stromwandler (bei Bedarf).

Die Auslegung berücksichtigt thermische Felder: Abführung der Verlustwärme aus Polteilen und Kontaktbaugruppen; die Luftfüllung entspricht den berechneten Werten. Für I ≥ 1250 A Optimierung des Leiterquerschnitts innerhalb des Einschubs.

Vergleich der Retrofit-Varianten

Variante	Leistungsumfang	Vorteile	Besonderheiten/Einschränkungen
Adaptionssatz für bestehenden Einschub	Schaltertausch, Adapter der Hauptsteckkontakte, Modernisierung der Verriegelungen, neuer Sekundär-Steckverbinder	Minimale Kosten; maximale Nutzung vorhandener Baugruppen	Längere Dauer vor Ort; abhängig vom Zustand des alten Einschubs; mehr Justagearbeiten
Neuer ausfahrbarer Einschub „1:1“	Kompletter Ersatz im K-3-(K-III-)Bauraum; Verriegelungsprüfung; funktionale Werksprüfungen	Schnelle Inbetriebnahme; minimaler Montageaufwand; alter Einschub bleibt als Reserve	Erfordert exakte Vermessung von Öffnung und Führungen vor Fertigung
Werksfertiges Modul („OneFit“-ähnlich)	Einschub + Adapterrahmen mit realisierten Schotts, Verriegelungen, Kontaktgruppe; Typprüfungen im Werk	Erhöhte dielektrische Festigkeit; reduzierte Innenlichtbogenrisiken; verkürzte IBN	Höchste Kosten; Prüfung der Kompatibilität bzgl. Tiefe/Auszug und Massen/Abmessungen

Sicherheit

Das Retrofit-Projekt umfasst Maßnahmen zur Erhöhung der elektrischen und mechanischen Personensicherheit: zusätzliche Abschirmungen und Phasen-Trennwände, Modernisierung der Verriegelungen, Einsatz von Spannungsnachweissystemen (VPIS), Integration von Schlüsselsperren. Auf Wunsch ist ein Upgrade des Schranks auf Innenlichtbogenfestigkeit (IAC) gemäß IEC 62271-200 in den Typen AFL, AFLR (Front/Seite/Heck) für den geforderten Strom und die Zeit (z. B. 20–31,5 kA, 1 s) möglich – vorausgesetzt entsprechende konstruktive Maßnahmen am Schrank (Druckentlastungskanäle, verstärkte Türen und Bänder, gerichtete Druckableitung). Die Schutzart des Gehäuses entspricht der Vorgabe (typisch IP31/41 an der Front, IP2X im Abteil bei geschlossenen Schotts).

Fertigungsmöglichkeiten

Der Einschub für K-3 (K-III) wird auf die geforderten Ströme und Schaltleistungen ausgelegt und erlaubt die Montage von Vakuum-Leistungsschaltern verschiedener Marken (z. B. ABB VD4, Siemens 3AH, Schneider Electric Evolis/VA, Tavrida Electric, Eaton W-VACi u. a.) – je nach Kundenpräferenz, Lagerverfügbarkeit und Serviceunterstützung in der Region. Verfügbare Optionen:

Nennspannung: 6 oder 10 kV (höchste Betriebsspannung 7,2/12 kV).
Nennströme der Hauptkreise: 630/1000/1250/1600 A (projektabhängig bis 2000 A).
Kurzschlussausschaltströme: 20/25/31,5 kA; thermische Kurzzeitfestigkeit bis 3 s, dynamische Festigkeit bis 80 kA Spitze (abhängig vom Schaltertyp).
Schalterantrieb: Feder-Motor (Standard), elektromagnetisch (auf Anfrage).
Hilfsstromkreise: 110/220 V DC, 100/220 V AC; Schnittstellen „Trockenkontakte“, Modbus/IEC-104 über die Schutz- und Leittechnik.
Zusatzgeräte: Mess-TT/TN am Einschub, Temperatursensoren, Zählwerk der Schaltspiele, Stellungsfühler, Lichtbogenerkennung (LWL/Drucksensoren) u. v. m.

Konformität mit Normen

Projektierung und Fertigung erfolgen unter Berücksichtigung der Anforderungen und Prüfverfahren folgender, für Europa relevanter Normen (bis zu 6 der maßgeblichsten):

IEC 62271-200 - Metallgekapselte Schaltanlagen >1 kV bis ≤52 kV; Innenlichtbogen, IAC-Klassen (A-F/A-FL/A-FLR).
IEC 62271-100 - Leistungsschalter für Mittelspannung (AC).
IEC 62271-102 - Trenn- und Erdungsschalter; Anforderungen an Antriebe und Verriegelungen.
IEC 62271-1 - Allgemeine Anforderungen an Mittelspannungsschaltgeräte.
IEC 60529 - Schutzarten, IP-Code.
EN/IEC 60721-3-3 / EN/IEC 60721-3-4 - Umgebungsbedingungen, Klassifizierung der Umgebungen (Innen/Außen).

Wir bieten Ihnen Unterlagen zum Austausch des ausfahrbaren Einschubs KRU K-3 (K-III) (Retrofit):

– Vorläufige technische Unterlagen für die Teilnahme an Ausschreibungen zum Austausch des Einschubs KRU K-3 (K-III). Wir erstellen die für die Bewertung der Herstellbarkeit benötigten Angaben gemäß Ausschreibungsunterlagen und Fragebögen.
– Fertigungszeichnungen, 3-D-Modelle und weitere notwendige Dokumente zur Herstellung des ausfahrbaren Einschubs KRU K-3 (K-III) in Ihrem Werk. Falls Sie keine eigene Teilefertigung planen, unterstützen wir bei der Vergabe an Partnerbetriebe. Die Endmontage und Installation erfolgen in Ihrem Werk.
– Sämtliche Unterlagen werden bei Bedarf projektspezifisch sowie entsprechend den technologischen Möglichkeiten Ihres Unternehmens angepasst.
– Ist an der Schaltanlage Ausrüstung eines anderen Herstellers installiert, erstellen wir Unterlagen für die Fertigung kompatibler Lösungen als Ergänzung zur vorhandenen Ausstattung.

Ihre Vorteile mit uns:

– Keine Notwendigkeit, hochqualifiziertes technisches Personal dauerhaft vorzuhalten – Sie erhalten einen vollständigen Dokumentationssatz, mit dem ein Ingenieur mittlerer Qualifikation arbeiten kann.
– Keine Erfordernis von Prototypen – unsere Erfahrung ermöglicht den direkten Start in die Serienfertigung.
– Bei Arbeit nach unseren Unterlagen erhalten Ihre Fachkräfte Beratung zu allen Details des Einschub-Retrofits für KRU K-3 (K-III).

Einbindung von Auftragnehmern, Herstellern und Investoren

Wir sind offen für Kooperationen mit Herstellern von Elektroausrüstung, Maschinenbau-Standorten und Investoren, die an der Fertigung von Einschüben und modularen Retrofit-Lösungen für K-3 (K-III) interessiert sind. Mögliche Kooperationsmodelle:

Lokalisierte Fertigung - Herstellung von Rahmen, Adaptern, Schottsystemen und Komponenten an Ihrem Standort nach unserer Konstruktionsdokumentation; zentrale Lieferung kritischer Baugruppen (Kontaktgruppen, Steckverbinder, Verriegelungen).
Unterauftrag für Mechanik & Lack - wir liefern 2D/3D-Modelle, Fertigungsanforderungen und Prüflehren; Sie übernehmen Zerspanung, Schweißen, Beschichtung, Prüfungen.
Komplettsatz „kit-to-assemble“ - Lieferung eines Teilesatzes und Baugruppen, Montage und IBN beim Endkunden mit unserer Bauleitung.
Engineering + Fertigung - Komplettservice: Zellaufnahme K-3, 3D-Scan, Konstruktionsdokumentation, Fertigung, Bauleitung, IBN, Schulung des Personals.

Bereitgestellte Dokumentation (Formate)

Der vollständige Satz an Konstruktions- und Begleitunterlagen wird im Austausch mit Projekt- und Fertigungsteams bereitgestellt: Zeichnungen im Format DWG/DXF (AutoCAD), Modelle STEP/Parasolid, Baugruppen in SolidWorks, Stücklisten (BOM), Fertigungsunterlagen, Sekundärschaltpläne, Pin-Tabellen der Steckverbinder, Anleitungen zur Kontaktjustage und zur Durchführung von IBN-/Prüfarbeiten, Protokolle der Typ- und Abnahmeprüfungen. Auf Wunsch: Dateien für CNC-Bearbeitung, 3D-PDF zur Vorschau, Lastenhefte/Fragebögen und eine Kompatibilitätsmatrix zu konkreten K-3-(K-III-)Varianten.